(57)【要約】【課題】ハウジングの投影用開口部を塞ぐカバーによる反射を、壁や土手などの遮蔽造形物を用いずに防いで、レイアウト自由度および造形自由度を高めることのできるヘッドアップディスプレイ装置を提供すること。【解決手段】  フロントウィンドウ１の下方に設けられたインストルメントパネル２の上部にハウジング３が収容され、ハウジング３の上面に設けられた投影用開口部３５からフロントウィンドウ１に向けて画像を投影させて乗員に画像を表示する表示像投影手段５がハウジング３の内部に設けられ、投影用開口部３５が、画像を透過可能な材質で形成されたカバー４により覆われているヘッドアップディスプレイ装置において、カバー４として、画像を透過可能な多数の微少穴を有したメッシュ材を用いた。【選択図】      図１
2005035406.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両のフロントウィンドウの下方に設けられたインストルメントパネルの上部にハウジングが収容され、
このハウジングの上面に設けられた投影用開口部からフロントウィンドウに向けて画像を投影させて乗員に画像を表示する表示像投影手段が前記ハウジングの内部に設けられ、
前記投影用開口部が、前記表示像投影手段から投影される画像を透過可能な材質で形成されたカバーにより覆われているヘッドアップディスプレイ装置において、
前記カバーとして、画像を透過可能な多数の微少穴を有したメッシュ材を用いたことを特徴とするヘッドアップディスプレイ装置。
【請求項２】
請求項１に記載のヘッドアップディスプレイにおいて、
前記ハウジングに車外の空気である外気を導入する外気導入口を設けたことを特徴とするヘッドアップディスプレイ装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載のヘッドアップディスプレイにおいて、
前記外気導入口からハウジング内に空気を取り入れるファンを設けるとともに、このファンにより形成される換気流を前記表示像投影手段の構成要素である反射鏡に当てるようにしたことを特徴とするヘッドアップディスプレイ装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載のヘッドアップディスプレイにおいて、
前記ハウジングの内面を、前記投影用開口部からハウジング内部に入った光の反射を妨げる反射防止手段で覆ったことを特徴とするヘッドアップディスプレイ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インストルメントパネル内に収容した装置から画像をフロントウィンドウに投影させて運転者に画像を表示するヘッドアップディスプレイ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、車両用のヘッドアップディスプレイ装置として、インストルメントパネル内にハウジングが収容され、ハウジング内には、液晶表示デバイスと反射鏡を含む表示像投影手段が設けられ、前記ハウジングの上部に設けられた投影用開口部から前記表示像投影手段により画像をフロントウィンドウに向けて投影させ、運転者が目線をインストルメントパネルへ向けなくても表示を目視できるようにした装置が知られている。（例えば、特許文献１参照）
【特許文献１】特開２００３−２５８７２号公報（特許請求の範囲、図２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上述の従来のヘッドアップディスプレイ装置にあっては、以下に述べる解決すべき課題があった。
従来のヘッドアップディスプレイ装置は、その光学的レイアウト要件、すなわち、運転者に向けてフロントウィンドウにより画像を反射させるようレイアウトさせる必要があることから、インストルメントパネルの上部に配置され、かつ、画像を投影用開口部から透過させるために、投影用開口部を透明カバーにより覆っている。そのため、フロントウィンドウからインストルメントパネル上部に入った外光が透明カバーにおいて運転者の眼に向けて反射することになる。
そこで、従来は、外光が透明カバーにおいて運転者の眼に向けて反射するのを防止するために、ヘッドアップディスプレイ装置をインストルメントパネルの奥深くに配置するという対策や、透明カバーをシリンドリ形状に形成するとともに、そのカバーの周囲に運転手に向かう反射を遮る壁や土手などの遮蔽造形物を形成するという対策を行っていた。
しかしながら、上述のような対策では、ヘッドアップディスプレイ装置のレイアウトおよびインストルメントパネルの造形に、大きな制限を与えて、設計自由度を大きく阻害するという問題があった。
【０００４】
本発明は、上述の従来の問題点に着目して成されたもので、ハウジングの投影用開口部を塞ぐカバーによる反射を、壁や土手などの遮蔽造形物を用いずに防いで、レイアウト自由度および造形自由度を高めることのできるヘッドアップディスプレイ装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上述の目的を達成するため、本発明は、
車両のフロントウィンドウの下方に設けられたインストルメントパネルの上部にハウジングが収容され、
このハウジングの上面に設けられた投影用開口部からフロントウィンドウに向けて画像を投影させて乗員に画像を表示する表示像投影手段が前記ハウジングの内部に設けられ、
前記投影用開口部が、前記表示像投影手段から投影される画像を透過可能な材質で形成されたカバーにより覆われているヘッドアップディスプレイ装置において、
前記カバーとして、画像を透過可能な多数の微少穴を有したメッシュ材を用いたことを特徴とする手段とした。
【発明の効果】
【０００６】
本発明のヘッドアップディスプレイ装置によれば、表示像投影手段により投影される画像は、メッシュ材により形成されたカバーの多数の微少穴を透過して投影用開口部からフロントウィンドウに投影される。したがって、車内の観察者は、従来技術と同様に、フロントウィンドウに投影された画像をフロントウィンドウの前方にある虚像として見ることができる。
なお、フロントウィンドウに表示像投影手段により投影される虚像と観察者の間には、カバーの虚像が存在するが、両者の焦点距離が異なるため、観察者が故意にカバーの虚像に焦点を合わせなければ表示像投影手段による画像を見る妨げになることはない。
また、ヘッドアップディスプレイ装置のカバーを微少穴を有したメッシュ材で形成しているため、フロントウィンドウからカバーに向けて入った外光は、カバーで反射することなくカバーの微少穴からハウジング内に進入する。
よって、ヘッドアップディスプレイ装置をインストルメントパネルの奥深くに配置させたり、カバーにおいて観察者に向けて反射した反射光を遮る遮蔽物を形成させたりする必要が無くなり、ヘッドアップディスプレイ装置のレイアウト自由度やインストルメントパネルの造形自由度を向上させることができる。
また、投影用開口部をメッシュ材によるカバーにより覆っているため、運転者などがハウジングの内部の表示像投影手段に触って汚したり、物などがハウジング内に落ちたりして、表示像投影性能に悪影響を与えることを防止する性能は、従来通り発揮できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下に、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は実施の形態のヘッドアップディスプレイ装置を示す断面図、図２は実施の形態のヘッドアップディスプレイ装置のハウジングを示す斜視図、図３は前記ハウジングのカバーを外した状態を示す斜視図、図４は実施の形態のヘッドアップディスプレイ装置のカバーを示す平面図、図５は実施の形態のヘッドアップディスプレイ装置の作動を示す断面図、図６は実施の形態のヘッドアップディスプレイ装置の作動説明図である。
【０００８】
図１に示すように車両後方に向かって上昇するように傾いたフロントウィンドウ１の下には、インストルメントパネル２が設けられている。
このインストルメントパネル２の上部には、本実施の形態のヘッドアップディスプレイ装置ＨＤが設けられている。
【０００９】
前記ヘッドアップディスプレイ装置ＨＤは、ハウジング３と、カバー４と、表示像投影手段５と、ファン６とを備えている。
前記ハウジング３は、金属あるいは樹脂により上面が開口した凹形状に形成されているとともに、車両左右方向に延在された仕切板３３により内部が後側の第１室３１と前側の第２室３２とに仕切られている。
また、前記第１室３１の上面は、光を通さない金属あるいは樹脂により形成された蓋材３４により覆われているもので、この蓋材３４は、前記ハウジング３にねじ止めされている。
また、前記第２室３２の上面に開口されている投影用開口部３５は、前記カバー４により塞がれている。なお、このカバー４については、後述する。
【００１０】
前記ハウジング３の内部には、前記フロントウィンドウ１に画像を投影させる表示像投影手段５が設けられている。
この表示像投影手段５は、前記仕切板３３に取り付けられたＬＣＤ５１と、前記仕切板３３に支持されてＬＣＤ５１の後方（図１において矢印ＲＲ方向が車体後方を示す）に近接配置された光源５２と、この光源５２により車両前方（図１において矢印ＦＲ方向が車両前方を示す）に投影されたＬＣＤ画像を上方のフロントウィンドウ１に向けて拡大して反射させる反射鏡としての拡大ミラー５３とを備えている。なお、前記表示像投影手段５として、前記ＬＣＤ５２の前方に、前方に投影されたＬＣＤ画像を拡散させる拡散板５４を設けてもよい。
したがって、前記表示像投影手段５は、前記ＬＣＤ５１において表示された画像が、光源５２により図１矢印Ａに示すように前方に投影された後、拡大ミラー５３により矢印Ｂに示す上方に反射されて前記ハウジング３の第２室３２の上面に設けられた投影用開口部３５を透過してフロントウィンドウ１に投影され、このフロントウィンドウ１に投影された画像は、観察者Ｄによりフロントウィンドウ１の前方の虚像Ｃとして見ることができる。
【００１１】
次に、前記ハウジング３の第２室３２の上面に開口された投影用開口部３５を塞ぐカバー４について説明する。
このカバー４は、金属板あるいは樹脂板により四角枠状に形成されて前記投影用開口部３５の外周にねじ止めされたベース４１と、このベース４１の内周に設けられたメッシュ部４２とを有している。
このメッシュ部４２は、例えば、金属・樹脂・繊維などを素材とし、画像を透過可能に多数の微少穴を有したメッシュ材により形成され、図２および図３に示すように、前記投影用開口部３５のほぼ全域を覆っている。
図４はこのメッシュ部４２を形成するメッシュ材の例を示しており、図において（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）は金属・樹脂などの板材を打ち抜いて微少穴４２ａ，４２ｂ，４２ｃ，４２ｄを形成した例であり、これらに示すように、その形状を正方形、ヘリングボーン、円、長円としたり、あるいは図示しない多角形や楕円としたりすることができる。
また、同図（ｅ）（ｆ）（ｇ）（ｈ）（ｊ）は樹脂や繊維を網状に形成することで微少穴４２ｅ，４２ｆ，４２ｇ，４２ｊを形成した例を示し、これらに示すように、三角、長方形、六角形、正方形、菱形などとすることができる。
なお、微少穴の目の大きさは、観察者Ｄの指あるいは車両に持ち込まれる小物（ペン、お菓子、小銭、タバコなど）がハウジング３の内部に落ち込まない大きさであって、画像（光）を透過させることのできる大きさであればどのような大きさでもよい。
また、微少穴の形状は、図４に示した形状に限定されるものではなく、上述のように画像を透過させることができればどのような形状であってもよい。
【００１２】
前記ハウジング３の後端部の左右側面には、図３に示すように、外気導入口３７が開口されている。この外気導入口３７は、車外空気である外気ＯＡを前記第１室３１に取り入れるもので、図示は省略するが、ダクトなどを介して図外のカウルボックスに連通されているものとする。
また、各外気導入口３７の外側には、外気導入口３７からハウジング３の内部へ外気ＯＡを取り入れるファン６が設けられている。
さらに、前記仕切板３３には、前記第１室３１に導入された空気を第２室３２に導くとともに、その空気の流れである換気流ＶＡを前記拡大ミラー５３に向けて導くように方向付けを行う導風口３８が形成されている。
なお、この導風口３８は、図３に示すように、前記仕切板３３の左右に設けるようにしてもよいし、あるいは図５（ｂ）に示すように、前記仕切板３３の上部に設けてもよいし、あるいは、その両方、すなわち、前記仕切板３３の左右および上部に設けてもよい。
【００１３】
さらに、前記ハウジング３の内面は、反射防止手段３９で覆われている。この反射防止手段３９は、前記投影用開口部３５からハウジング３の内部に入った光が反射するのを妨げるもので、可視光線を吸収するアクリル樹脂やウレタン樹脂などの黒色系のつや消し塗装や植毛塗装などを用いることができる。なお、これらつや消し塗装や植毛塗装などは、反射防止性能の高さにより選択し、反射防止性能に差がない場合には、耐久性やコストの観点から選択する。
【００１４】
また、図５（ａ）に示すように、前記カバー４の上面は開閉扉９により開閉可能となっている。すなわち、前記開閉扉９は、図５（ａ）において実線で示す閉位置と、同図想像線で示すように蓋材３４の上方であってインストルメントパネル２の下方に配置された閉位置とに図外の開閉機構により往復移動可能に支持されている。なお、この開閉機構は、開閉扉９を閉位置から開く場合、開閉扉９を矢印ＯＰに示すように、一端上昇させた後、後方へスライドさせる構成となっている。そして、このリンク駆動機構は、ヘッドアップディスプレイ装置ＨＤを作動させる走行時には開作動を行い、ヘッドアップディスプレイ装置ＨＤの作動を停止させる駐車時には、閉作動を行うように構成されている。
【００１５】
次に、実施の形態のヘッドアップディスプレイ装置の作動を説明する。
表示像投影手段５を作動させた時には、図６に示すように、ＬＣＤ５１において表示された画像が、光源５２により前方に投影され（矢印Ａ）、拡大ミラー５３により上方に反射されて（矢印Ｂ）、その上方のフロントウィンドウ１に投影される（矢印Ｆ）。
このフロントウィンドウ１に投影された画像は、観察者Ｄの前方への視線ＥＬ上においてフロントウィンドウ１の前方の虚像Ｃとして見ることができる。
なお、この虚像Ｃとフロントウィンドウ１との距離は、各矢印０Ａ，０Ｂ，０Ｆに示すように、ＬＣＤ５１と拡大ミラー５３との距離（矢印Ａ）、拡大ミラー５３とカバー４との距離（矢印Ｂ）、カバー４とフロントウィンドウ１との距離（矢印Ｆ）に対応している。
また、図６に示すように、表示像投影手段５を作動させて虚像Ｃをフロントウィンドウ１に投影させた時に、同時に、フロントウィンドウ１にはカバー４の虚像Ｃ４が写り込んでいるが、各矢印０Ａ，０Ｂ，０Ｆにより示すように、虚像Ｃと虚像Ｃ４とでは焦点距離が異なるため、観察者Ｄが故意にカバー４の虚像Ｃ４を見ようとしなければ、このカバー４の虚像Ｃ４が表示像投影手段５により形成される虚像Ｃを見ることの妨げになることはない。
【００１６】
また、カバー４のメッシュ部４２は光を透過させるため、フロントウィンドウ１からメッシュ部４２に向けて入った外光ＯＬは、従来のような観察者Ｄに向かう反射光ＨＬを形成することなくメッシュ部４２を透過してハウジング３の内に入る。そして、ハウジング３の内面には反射防止手段３９を設けているため、このようにハウジング３の内部に進入した外光ＯＬは反射防止手段３９で吸収されてハウジング３の外へ乱反射することがない。
このように、本実施の形態では、投影用開口部３５をメッシュ材で形成したメッシュ部４２により覆い、フロントウィンドウ１から進入した外光ＯＬが観察者Ｄへ向けて反射しないようにしたため、ヘッドアップディスプレイ装置ＨＤをインストルメントパネル２の奥深くに配置したり、投影用開口部３５の周囲に反射を遮る土手のような造形を設けたりする手段が不要になり、ヘッドアップディスプレイ装置のレイアウト自由度やインストルメントパネル２の造形などに対するデザイン自由度を向上させることができる。
さらに、本実施の形態では、投影用開口部３５をメッシュ部４２により覆っているため、観察者Ｄがハウジング３の内部の表示像投影手段５の構成物に触って汚したり、菓子、ペン、タバコといった小物がハウジング３の内部に落ちたりして、表示像投影手段５による表示像投影性能に悪影響を与えることを防止する性能は、従来通り発揮できる。
なお、以上の作用効果は、請求項１に記載の発明に対応している。
【００１７】
次に、車両を走行させるなどして、車室内外に気圧差が生じると、この気圧差に基づいて、図３あるいは図５に示すように、外気ＯＡが外気導入口３７からハウジング３の第１室３１内へ取り入れられ、さらに、導風口３８から第２室３１の拡大ミラー５３に向けて吹き出され、この拡大ミラー３５の湾曲形状に基づいて上方へ向かい、メッシュ部４２、すなわち、投影用開口部３５を通ってハウジング３の外部へ排出されるといった換気流ＶＡが形成される。
また、ファン６を作動させたときには、走行の有無に拘わらず、上述の換気流ＶＡが形成される。なお、ファン６は、ヘッドアップディスプレイ装置ＨＤを作動させた際には、常時作動するものとする。
したがって、この換気流ＶＡは、第１室３１から第２室３２へ向かう部分で、光源５２の冷却を行うことができる。さらに、この換気流ＶＡは、導風口３８により拡大ミラー５３に向けて吹き出されることにより、拡大ミラー５３に積もった埃を吹き飛ばす。そして、この換気流ＶＡが、投影用開口部３５から吹き出す際には、微細な埃がメッシュ部４２を通ってハウジング３の内部へ進入するのを防止するとともに、フロントウィンドウ１の曇り取り効果も得ることができる。
このように、換気流ＶＡにより拡大ミラー５３に積もった埃が吹き飛ばされるとともに、埃の進入の防止が図られることで、拡大ミラー５３を清浄に保って、表示像投影手段５の性能を安定確保することができる。
なお、上述の作用効果は、請求項２および請求項３に記載の発明の効果に対応している。
すなわち、ハウジング３に外気導入口３７を設けた請求項２に記載の発明では、外気導入口３７から入って投影用開口部３５に抜ける換気流ＶＡが自然に発生され、この換気流により光源５２の冷却を行うことができるとともに、微細な埃がメッシュ部４２を通ってハウジング３の内部に進入するのを防止して、埃により表示像投影手段５の性能が悪化するのを防止することができるものであり、エネルギーロスが生じないように冷却および埃の進入防止を行うことができる。加えて、画像を投影するために形成した投影用開口部３５を利用し、別途、排出口を形成することなく上述の冷却および埃の進入防止が行えるもので、構成の簡略化によりコストダウンを図ること、ならびに造形自由度の向上を図ることができる。
また、ファン６を設けるとともに、換気流ＶＡが反射鏡（拡大ミラー５３）に向かうようにした請求項３に記載の発明では、走行の有無に拘わらず換気流ＶＡによる効果を得ることができるとともに、反射鏡に埃が付着するのを防止して、表示像投影手段５の性能を確保する効果が得られる。
【００１８】
加えて、本実施の形態では、フロントウィンドウ１からカバー４のメッシュ部４２を通ってハウジング３の内部に入った外光ＯＬは、反射防止手段３９により吸収され、ハウジング３の内部で乱反射することがない。
よって、ハウジング３の内部にいったん進入した外光ＯＬがハウジング３から出て観察者Ｄへ向かうことを防止することができる。
なお、この作用効果は、請求項４に記載の発明の作用効果に対応している。
【００１９】
さらに、本実施の形態では、ヘッドアップディスプレイ装置ＨＤを作動させない駐車時には、カバー４の上面を開閉扉９により覆うようにしたため、ファン６を停止させて換気流ＶＡが形成されないときに微細な埃などがメッシュ部４２からハウジング３の内部に進入するのを防止することができる。また、ヘッドアップディスプレイ装置ＨＤを作動させる時には、開閉扉９が開いて画像の表示が妨げられることはない。
【００２０】
以上、本発明の実施の形態を図面に基づき説明してきたが、具体的な構成については、この実施の形態に限られるものではなく、特許請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。
【００２１】
例えば、実施の形態では、ハウジング３に外気を導入する外気導入口３７を形成した例を示したが、ファン６を設けて換気を行う場合、外気ではなく車室内の空気を導入するようにしてもよい。
また、実施の形態では、カバー４の主要部にメッシュ部４２を設けた例を示したが、このメッシュ材により覆う範囲は、表示像投影手段５により画像を投影させる範囲であればよいが、外光の反射を防止するために、できるだけ広い範囲とするのが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】実施の形態のヘッドアップディスプレイ装置を示す断面図である。
【図２】実施の形態のヘッドアップディスプレイ装置のハウジングを示す斜視図である。
【図３】実施の形態のヘッドアップディスプレイ装置のハウジングのカバーを外した状態を示す斜視図である。
【図４】実施の形態のヘッドアップディスプレイ装置のカバーを示す平面図である。
【図５】実施の形態のヘッドアップディスプレイ装置の作動を示す断面図である。
【図６】実施の形態のヘッドアップディスプレイ装置の作動説明図である。
【符号の説明】
【００２３】
１    フロントウィンドウ
２    インストルメントパネル
３    ハウジング
３５    投影用開口部
３７    外気導入口
３８    導風口
３９    反射防止手段
４    カバー
４２    メッシュ部（メッシュ材）
４２ａ，４２ｂ，４２ｃ，４２ｄ    微少穴
４２ｅ，４２ｆ，４２ｇ，４２ｊ    微少穴
５    表示像投影手段
５１    ＬＣＤ
５２    光源
５３    拡大ミラー（反射鏡）
５４    拡散板
６    ファン
Ｃ    虚像
Ｄ    観察者
ＥＬ    視線
ＨＤ    ヘッドアップディスプレイ装置
ＯＡ    外気
ＶＡ    換気流
【図１】
2005035406.tif 000003
【図２】
2005035406.tif 000004
【図３】
2005035406.tif 000005
【図４】
2005035406.tif 000006
【図５】
2005035406.tif 000007
【図６】
2005035406.tif 000008